煉焦用煤技術(shù)知識(shí)

1、煉焦用煤技術(shù)知識(shí)一、煤的分類標(biāo)準(zhǔn)煤的分類是指導(dǎo)煤炭資源合理利用的基礎(chǔ)，也是統(tǒng)計(jì)資源的依據(jù)。煤分類標(biāo)準(zhǔn)的制定反映了我國在煤炭加工利用方面的科學(xué)技術(shù)水平。1958年國家技術(shù)委員會(huì)推薦的煤分類標(biāo)準(zhǔn)是以華北、東北地區(qū)的煤樣為依據(jù)，以煤的可燃基揮發(fā)份產(chǎn)率和膠質(zhì)層的最大厚度為分類指標(biāo)而制定的。該標(biāo)準(zhǔn)把各種工業(yè)用途的煤從褐煤到無煙煤之間的所有煤種劃分成10個(gè)大類，24個(gè)小類。該標(biāo)準(zhǔn)使用近30年。隨著我國煤炭工業(yè)和焦化工業(yè)的發(fā)展，新煤田的發(fā)現(xiàn)，煉焦用煤基地的不斷增加，以及原分類標(biāo)準(zhǔn)中煙煤部分大類的類別較少，煙煤與褐煤劃分界限不清等原因，原分類標(biāo)準(zhǔn)已不能滿足生產(chǎn)發(fā)展的需要，所以從1986年起采用新的分類標(biāo)準(zhǔn)。其

2、中煙煤的分類如表一。煙 煤 的 分 類 表 一類別符號(hào)數(shù)碼分 類 指 標(biāo)vdaf，%gr.i.y,mmb*,%貧煤pm1110.0-20.05貧瘦煤ps1210.0-20.05-20瘦煤sm131410.0-20.010.0-20.020-5050-65焦煤jm15242510.0-20.020.0-28.020.0-28.065*50-6565*25.025.0(150)(150)肥煤fm16263610.0-20.020.0-28.028.0-37.0（85*）（85*）（85*）25.025.025.0(150)(150)(220)1/3焦煤1/3jm3528.0-37.065*25.0

3、（220）氣肥煤qf4637.0(85* )25.0（220）氣煤qm344344待添加的隱藏文字內(nèi)容34528.0-37.037.037.037.050-6535-5050-6565*25.0（220）1/2中粘煤1/2zn233320.0-28.028.0-37.030-5030-50弱粘煤rn223220.0-28.028.0-37.05-305-30不粘煤bn213120.0-28.028.0-37.055長(zhǎng)焰煤cy414237.037.055-35*當(dāng)煙煤的粘結(jié)指數(shù)測(cè)值gr.i.小于或等于85時(shí),用干燥無灰基揮發(fā)份vdaf和粘結(jié)指數(shù)gr.i.來劃分煤類.當(dāng)粘結(jié)指數(shù)測(cè)值gr.i.大于8

4、5時(shí),則用干燥無灰基揮發(fā)份vdaf和膠質(zhì)層最大厚度y,或用干燥無灰基揮發(fā)份vdaf和奧亞膨脹度b來劃分煤類.* 當(dāng)gr.i.85時(shí),用y和b并列作為分類指標(biāo),當(dāng)vdaf28.0時(shí),b暫定為150%;vdaf28.0%時(shí),b暫定為220%.當(dāng)b值和y值有矛盾時(shí),以y值為準(zhǔn)劃分煤類.分類用的煤樣,如原煤灰份小于或等于10%時(shí)者,不需減灰.灰份大于10%的煤樣需按gb474-83規(guī)定的煤樣制備方法,用氯化鋅重液減灰后再分類.新的分類標(biāo)準(zhǔn)具有以下特點(diǎn)：在半工業(yè)和實(shí)驗(yàn)室的試驗(yàn)基礎(chǔ)上，對(duì)無煙煤、煙煤、褐煤進(jìn)行了全面分類。煙煤部分分為12大類。其中新增加了貧瘦煤、1/3焦煤、1/2中粘煤和氣肥煤4大類。采用

5、數(shù)碼組合與原有牌號(hào)相結(jié)合的原則構(gòu)成新的分類系統(tǒng)。這種編碼系統(tǒng)有利于國際上交流和對(duì)比。新分類采用粘結(jié)指數(shù)為主，膠質(zhì)層最大厚度或奧亞膨脹度為輔的分類指標(biāo)，這樣可發(fā)揮指標(biāo)各自的優(yōu)點(diǎn)。二、單種煤的結(jié)焦特性不同牌號(hào)的煤，在單獨(dú)煉焦時(shí)所得焦炭的性質(zhì)是各不相同的。為合理地選擇各種配合煤的配比，必需了解單種煤的結(jié)焦性能。現(xiàn)將可以用來配煤煉焦的各種牌號(hào)煤的結(jié)焦特性概述如下。1、氣煤氣煤由于揮發(fā)份高，因此在結(jié)焦過程中收縮大、焦碳裂紋多、焦塊細(xì)而長(zhǎng)、易碎。正由于這個(gè)特性，在配煤中常常用它減少煉焦過程中的膨脹壓力和增加焦餅的收縮，以利于推焦。同時(shí)因揮發(fā)份高，可以得到較多的化學(xué)產(chǎn)品和煤氣，這都是配用氣煤的原因，但多配氣

6、煤將使焦碳?jí)K度變小、強(qiáng)度下降。2、肥煤肥煤加熱時(shí)能產(chǎn)生大量的膠質(zhì)體，其流動(dòng)性大，熱穩(wěn)定性較氣煤膠質(zhì)較好，煉出的焦碳熔融性好，但橫裂紋較多，焦碳?xì)饪茁矢?，有較多的蜂焦。因它具有很強(qiáng)的粘結(jié)能力，所以肥煤是配煤中的主要成分，并可以多配弱粘結(jié)性煤而煉成機(jī)械強(qiáng)度較好的冶金焦。對(duì)于揮發(fā)份高的肥煤，一般結(jié)焦性較差，煉焦配煤中使用此種煤時(shí)，應(yīng)適當(dāng)減少氣煤的配入量。3、焦煤焦煤具有中等揮發(fā)份與中等膠質(zhì)層厚度。大多數(shù)焦煤?jiǎn)为?dú)煉焦時(shí)能得到塊大、裂紋少、耐磨性好的焦碳。但在結(jié)焦過程中膠餅收縮度小，產(chǎn)生的膨脹壓力大，容易造成難推焦。又因焦煤貯量不多，在配煤中應(yīng)盡量減少焦煤配入量。它在配煤中可以起到提高焦碳機(jī)械強(qiáng)度的作用

7、。4、瘦煤瘦煤的變質(zhì)程度較高，揮發(fā)份低，在加熱時(shí)產(chǎn)生膠質(zhì)體的容量少、熔融性和粘結(jié)性較差、收縮小。但是不同瘦煤?jiǎn)为?dú)煉成時(shí)，焦碳強(qiáng)度和耐磨性可以有很大差別。大多數(shù)瘦煤煉成的焦碳?jí)K度大、裂紋少，因熔融性較差，焦碳中有顆粒物存在，使耐磨性變差。在配煤中配入瘦煤可以提高焦碳?jí)K度。5、貧煤貧煤加熱時(shí)不產(chǎn)生或只產(chǎn)生極微量的膠質(zhì)體，沒有粘結(jié)性，不能單獨(dú)煉焦，但可以少量配入作為瘦化劑。配入貧煤時(shí)最好經(jīng)過精細(xì)的粉碎。6、無煙煤無煙煤是變質(zhì)程度最深的煤，所含的揮發(fā)份最低，加熱時(shí)不產(chǎn)生膠質(zhì)體，加熱至高溫也不會(huì)結(jié)成焦碳。因此未將其劃入煉焦用煤的范圍內(nèi)。有時(shí)在瘦煤缺乏地區(qū)，當(dāng)配煤中煤料較肥時(shí)，可少量配入無煙煤作為瘦化劑，

8、配入時(shí)需經(jīng)過細(xì)粉碎。三、配煤意義與原則高爐用焦要求灰份低、含硫少、強(qiáng)度大。從上述單種煤結(jié)焦特性可知，大多數(shù)單種煤在煉焦?fàn)t中不易煉出機(jī)械強(qiáng)度較高的優(yōu)質(zhì)冶金焦，而選擇某些單種煤進(jìn)行配合，可以達(dá)到生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)焦碳的目的。在表二中可看出，配合煤焦碳的質(zhì)量?jī)?yōu)于單種煤焦碳。 配合煤及單種煤煉焦時(shí)的焦碳質(zhì)量 表二配 煤 比，%煤 質(zhì) 分 析焦 碳 強(qiáng) 度，%孫村（肥氣）邯鄲（瘦煤）vdafy，mmm40（抗碎強(qiáng)度）m10（耐磨強(qiáng)度）10006001004041.6918.1732.1823121959.263.775.614.422.710.2有些煉焦用煤因含灰、硫等有害雜質(zhì)過高，不能滿足高爐冶煉的要求，此外，

9、煉鐵、鑄造及其它工業(yè)對(duì)焦碳質(zhì)量也有不同要求，都不是憑單種煤煉焦所能解決的。因此，必需把不同牌號(hào)的煤進(jìn)行配合使用，才能取長(zhǎng)補(bǔ)短，煉出各種質(zhì)量合格的焦碳，以適應(yīng)各部門的需要。根據(jù)我國煤炭資源的具體情況，采用配煤煉焦既可以合理利用各地區(qū)的煉焦煤的資源，又是擴(kuò)大煉焦用煤的基本措施之一。為了保證焦碳質(zhì)量，又利于生產(chǎn)操作，在確定配煤方案時(shí)，應(yīng)考慮以下幾項(xiàng)原則：（1）、焦碳質(zhì)量應(yīng)達(dá)到規(guī)定的指標(biāo)，滿足使用部門的要求。（2）、不會(huì)產(chǎn)生對(duì)爐墻有危險(xiǎn)的膨脹壓力和引起推焦困難。（3）、在滿足焦碳質(zhì)量的前提下，有較高的化學(xué)產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量。（4）、根據(jù)本區(qū)域煤炭資源的近期平衡和考慮遠(yuǎn)景規(guī)劃，充分利用本區(qū)域的粘結(jié)煤和弱粘結(jié)

10、煤。（5）、合理調(diào)整煉焦用煤的運(yùn)輸流量和盡量防止對(duì)流，并盡可能縮短平均運(yùn)輸距離。四、配合煤的質(zhì)量指標(biāo)配合煤的質(zhì)量取決于單種煤的質(zhì)量及其配合比。我國部分焦化廠配合煤質(zhì)量及焦碳質(zhì)量列于表三。對(duì)于煉制冶金焦的配合煤，其基本質(zhì)量指標(biāo)如下：1、灰份煤中灰份在煉焦后全部殘留于焦碳中，灰份是焦碳中的有害雜質(zhì)，焦碳的灰份越高，煉鐵時(shí)焦碳及石灰石消耗量就增多、高爐的生產(chǎn)能力降低。一般焦碳灰份每增加1%，高爐焦比將增加2%-2.5%，石灰石耗量增加4%，生鐵產(chǎn)量降低2%-2.5%。同時(shí)灰份中的大顆粒易在焦碳中形成裂紋中心，使焦碳的抗碎強(qiáng)度降低，也使焦碳的耐磨性變壞。所以配合煤的灰份應(yīng)控制在一定范圍之內(nèi)。如果在配合

11、煤中使用了一兩種灰份較高的精煤，則其余部分必需選配灰份較低的單種煤，才能保證焦碳的灰份符合要求。配合煤的灰份指標(biāo)與硫份、揮發(fā)份、膠質(zhì)層厚度的指標(biāo)一樣，可根據(jù)各單種煤的指標(biāo)加權(quán)平均計(jì)算。我國主要焦化廠的配合煤的灰份普遍較高，根據(jù)1991年統(tǒng)計(jì)平均為11.2%，最高達(dá)14.12%，所以焦碳中灰份也較高，一般在13%以上（見表一）。我國配合煤灰份高的原因是洗精煤灰份偏高，尤其是焦煤、肥煤含灰高，且難洗，而高揮發(fā)份弱粘結(jié)煤不僅儲(chǔ)量多，且灰份低，又易洗，所以采用多配高揮發(fā)份、低灰份煤可降低配合煤灰份。另外，配入成型煤也可以降低配合煤的灰份。2、硫份硫在煤中以黃鐵礦、硫酸鹽及有機(jī)硫化合物三種形態(tài)存在。硫份

12、也是有害雜質(zhì)，焦碳中的硫在冶煉時(shí)轉(zhuǎn)入生鐵中，降低了鐵的質(zhì)量。高爐的生產(chǎn)實(shí)踐表明，當(dāng)焦碳硫含量大于1.6%時(shí)，每增加1%的硫含量，高爐煉鐵焦比要提高1.8%，使高爐生產(chǎn)能力降低15-20%，因此冶金焦含硫量不應(yīng)大于1%，我國焦碳含硫量約0.7%。當(dāng)焦碳作為燃料時(shí)，硫燃燒后生成硫化物氣體，它對(duì)金屬起腐蝕作用。當(dāng)焦碳用于氣化時(shí)，所生成氣體需要脫除硫化物后才能使用。焦碳中硫份約為配合煤硫份的85-90%，一般要求配煤的硫份不應(yīng)大于1%。為降低配合煤中的硫份可采用洗選法、萃取法等脫硫技術(shù)。但均未形成經(jīng)濟(jì)實(shí)用的工業(yè)法。從當(dāng)前實(shí)際情況出發(fā)，配入含硫量較低的煤種來降低配合煤的硫份是常用方法。3、揮發(fā)份配合煤的

13、揮發(fā)份高，則煉焦煤氣和化學(xué)產(chǎn)品的產(chǎn)率也高。但由于大多數(shù)高揮發(fā)份煤的結(jié)焦性較差，因此在多配用高揮發(fā)份煤時(shí)，焦碳的強(qiáng)度會(huì)下降，平均塊度變小。為了充分利用我國儲(chǔ)量較多的高揮發(fā)份煤，也應(yīng)以滿足焦碳質(zhì)量為前提。一般中大型高爐用焦的配合煤，其干燥無灰基揮發(fā)份在28-32%之間。4、膠質(zhì)層配合煤必須具有適當(dāng)?shù)哪z質(zhì)層厚度，才能在焦?fàn)t中煉出機(jī)械強(qiáng)度高的焦碳。但膠質(zhì)層過厚時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的膨脹壓力，對(duì)焦?fàn)t爐墻不利。所以在確定配煤方案時(shí)，應(yīng)采用合適的配煤比，使煤料在焦?fàn)t內(nèi)所產(chǎn)生的最大膨脹壓力在安全限度內(nèi)，以免損壞爐室。我國目前大中型高爐用焦的配合煤膠質(zhì)層厚度大致控制在14-20mm范圍內(nèi)。5、水份配合煤水分多少及其穩(wěn)定

14、與否，對(duì)焦碳產(chǎn)量、質(zhì)量以及焦?fàn)t壽命有很大影響。煤料堆密度與水分有較大關(guān)系，干煤堆密度最大，隨著水分增加堆密度減小，當(dāng)水分為7-8%時(shí)堆密度最小，約為干煤堆密度的85%左右，水分繼續(xù)增加，堆密度稍有增加。又因水分汽化潛熱大，煤料導(dǎo)熱性差，不能迅速將熱量傳給煤料內(nèi)層。經(jīng)估算將1000g煤加熱到200所需熱量與將此煤中所含10%的水汽化并加熱到200所需熱量相當(dāng)，所以沒有得到足夠熱量使水分完全汽化之前，煤料溫度只能接近水的汽化溫度。如炭化室中心處在裝煤后7-8h內(nèi)，其溫度一直停留在110左右就是此原因。由于上述原因，配合煤水分每增加1%，要求立火道溫度提高5-7，煉焦耗熱量增加約30kj/kg，結(jié)焦

15、時(shí)間將延長(zhǎng)10-15min。由此可見，生產(chǎn)中裝爐煤水分波動(dòng)大時(shí)易造成爐溫波動(dòng)，使焦餅溫度過高或過低。因此規(guī)程中規(guī)定相鄰班的配合煤水分波動(dòng)不應(yīng)大于1%。在裝煤初期，由于炭化室墻面與煤料溫差很大，爐墻向煤料迅速傳熱，而本身溫度驟降，煤料水分越大，炭化室墻面溫度下降越多；當(dāng)爐頭的炭化室墻面溫度降到600以下時(shí)，就會(huì)顯著地?fù)p壞硅磚，影響爐體使用壽命。但煤料水分過低，使操作條件惡化，裝煤時(shí)冒煙著火加劇，上升管與集氣管焦油渣含量增加，炭化室墻面石墨沉積加快，所以入爐煤料水分以控制在10%左右為好。6、細(xì)度細(xì)度是指煤料中顆粒小于3mm部分所占的百分比。煤料細(xì)度對(duì)焦碳生產(chǎn)有較大影響。細(xì)度過低時(shí)，配合煤混合不均

16、，輸送和裝煤時(shí)容易產(chǎn)生偏析，造成焦碳內(nèi)部結(jié)構(gòu)不均一，降低耐磨強(qiáng)度和抗碎強(qiáng)度。煤的細(xì)度過高時(shí)，不僅使粉碎機(jī)動(dòng)力消耗增大，而且也使裝煤操作條件惡化，煤塵進(jìn)入集氣管使焦油質(zhì)量變壞，甚至加速上升管堵塞。另外，細(xì)度過高會(huì)使裝入煤的堆密度降低，焦碳質(zhì)量下降。所以對(duì)入爐煤細(xì)度要求以75-80%為好?？紤]到焦碳質(zhì)量的穩(wěn)定，相鄰班細(xì)度波動(dòng)不應(yīng)大于1%。此外，各種煤的硬度不同，如氣煤等弱粘性煤的灰份硬度較大，難以粉碎，往往顆粒較大，因此易造成細(xì)度過低，故應(yīng)進(jìn)行細(xì)粉碎；肥煤、焦煤等較脆易碎，往往容易過度粉碎，造成細(xì)度過高，故應(yīng)進(jìn)行粗粉碎。影響焦碳質(zhì)量的因素不僅是煤料細(xì)度，還與煤料的粒度組成有關(guān)。表四列出了某廠用不同粒度組成的煤料，在200kg焦?fàn)t中煉出的焦碳質(zhì)量。 不同細(xì)度配煤所得的焦碳質(zhì)量（%） 表四配煤細(xì) 度粒度組成，mm轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度55-33-22-11-0.50.5m40（抗碎強(qiáng)度）m10（耐磨強(qiáng)度）67